TWI582439B - High - frequency signal transmission path on the wrong location of the method - Google Patents

High - frequency signal transmission path on the wrong location of the method Download PDF

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TWI582439B TW102138871A TW102138871A TWI582439B TW I582439 B TWI582439 B TW I582439B TW 102138871 A TW102138871 A TW 102138871A TW 102138871 A TW102138871 A TW 102138871A TW I582439 B TWI582439 B TW I582439B
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Description

高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法
本發明係一種可在高頻訊號之訊號傳輸路徑上一位置定位之方法，其中該位置係針對訊號傳輸路徑之高頻訊號傳輸特性而言，係一具有錯誤之位置。
在一個高頻訊號之訊號傳輸路徑上(例如一行動通訊基地台，其中訊號傳輸路徑如高頻傳輸電纜、高頻插接器、避雷裝置或是用於發射高頻訊號之天線)，高頻傳輸特性之測量經常會導致傳輸能力之降低，高頻範圍內可能會比理論計算或是依據個別單一零組件之高頻訊號傳輸特性所預期惡化更多；因此，於訊號傳輸路徑進行全系統錯誤位置偵測為一高耗費之程序，例如於該位置上，高頻插接器未完全連接或組裝錯誤，或是高頻電纜上發生電纜破損，於這些位置上會對高頻訊號產生非線性傳輸函數，並導致訊號傳輸路徑整體系統之高頻訊號傳輸特性產生惡化。
本發明主要功能在於，提供一種可簡易準確定位訊號傳輸路徑上對高頻技術而言為具有缺陷之位置，並同時簡化錯誤偵測過程。
本發明具有下列各步驟：(a)產生一第一高頻訊號，其具有預設固定頻率f1以及一以預設調變種類所調變出之訊號；(b)產生一具有預設固定頻率f2之第二高頻訊號；(c)由第一高頻訊號與第二高頻訊號產生一形式 為互調產物訊號之預設互調產物，其頻率為fIM-ERZEUGT；(d)於一預設之輸入點上將第一高頻訊號與第二高頻訊號輸入訊號傳輸路徑中；(e)於預設之輸入點上接收一由第一高頻訊號與第二高頻訊號於錯誤位置上產生且反射回輸入點之交互調變產物，該產物與步驟(c)所產生之交互調變產物相符合，為具有頻率fIM-EMPFANGEN之交互調變產物訊號；(f)利用一互相關方法測定產生之交互調變產物訊號f IM-ERZEUGT 與接收之交互調變產物訊號f IM-EMPFANGEN 之間的時間偏移tx；(g)由步驟(f)所測定之時間偏移tx計算輸入點與上述步驟(e)所接收訊號之反射點間之長度L。
此種方式的優點在於，充分利用由訊號傳輸路徑錯誤位置上所產生之交互調變產物，可準確定位此種位置，而無須將此一訊號傳輸路徑機械加工，特別是指拆解或破壞；藉此，由於在短時間內即可定出訊號傳輸路徑上何者組件具有錯誤，以及此一具有錯誤之組件位於何處，使得錯誤偵測流程簡化縮短許多，在此，錯誤位置之定位測定係利用一簡易之方式，僅需極少之設備需求，且無須大量之數學運算。
步驟(f)所述可利用互相關運算達成，於步驟(b)中將第二高頻訊號利用一具有預設之交互調變種類所交互調變而成之訊號來產生，其中所述之交互調變訊號與交互調變種類與步驟(a)所述相同。
本發明之調變方式可為一調幅(AM)、一調頻(FM)、一數位調變或是一相位調變(PM)，因此在設備需求上簡易且可靠。
將步驟(g)中之長度L利用方程式：算出，其中c代表高頻訊號於傳輸路徑中之傳播速度，在數學運算上極為簡單。
步驟(f)中，接收之交互調變訊號與產生之交互調變訊號在相 位上相互持續反向偏移，直到調變出之訊號完全一致為止，其中，由達到此一致性所需之相位差可測定出時間偏移tx。
於步驟(c)中，產生一頻率為fIM3-ERZEUGT=2xf1-f2或fIM3-ERZEUGT=2xf2-f1之第三階交互調變產物，且於步驟(e)中，接收一頻率為fIM3-EMPFANGEN=2xf1-f2或fIM3-EMPFANGEN=2xf2-f1之第三階交互調變產物，藉此可達到準確定位，僅需要簡易之技術構件；一個對訊號傳輸路徑之高頻訊號傳輸特性來說為具有錯誤之位置，係包含至少一個位置，於此位置上會有下列狀況：產生高頻阻抗變化，特別是突變；其電子接觸具有錯誤，特別是具有接觸阻抗，且該阻抗高於預設值或是對高頻訊號具有非線性傳輸函數。
於實施例中，調變出之訊號為一雜訊，特別是半雜訊或是類雜訊。
10‧‧‧輸入點
12‧‧‧第一區塊
14‧‧‧第一高頻訊號
16‧‧‧第二區塊
18‧‧‧第二高頻訊號
20‧‧‧第三區塊
22‧‧‧第四區塊
24‧‧‧合成器
26‧‧‧第五區塊
28‧‧‧轉接器
30、42‧‧‧第三階交互調變產物
32‧‧‧輸出端
34、44‧‧‧強波器
36、46‧‧‧A/D轉換器
38‧‧‧第六區塊
40‧‧‧第七區塊
48‧‧‧X軸
50‧‧‧第一Y軸
52‧‧‧第二Y軸
54‧‧‧第一曲線
56‧‧‧第二曲線
58‧‧‧時間距離
60‧‧‧電腦
62‧‧‧變頻器
第一圖所示係為本發明實施例之步驟流程圖。
第二圖所示係為本發明實施例之訊號定量示意圖。
本發明優先實施例，如第一圖所示，係一種訊號傳輸路徑(未標示出)針對干擾位置之分析方法(該位置對高頻傳輸特性具有阻礙)，此分析方法與該傳輸路徑於輸入點10上導電連接，此干擾位置對高頻訊號傳輸造成一非線性之傳輸函數；當兩個不同頻率之高頻訊號同時抵達此一具有非線性傳輸函數之位置時，藉由本發明揭露之方法，充分利用此種非線性傳輸函數可產生一交互調變產物，此一交互調變產物會於該位置上產 生，且不會衍生出輸入訊號之反射，而是一於該訊號傳輸路徑上未出現過之全新高頻訊號，此訊號被稱為交互調變訊號或是交互調變產物。
於一第一區塊12"f1 mod."中會產生一具有預設且固定頻率f1之第一高頻訊號14，此第一高頻訊號14上會調變出一訊號，特別是一低頻訊號或是一雜訊，其中調變方式可利用例如一調幅(AM)，但也可使用其他習知之調變種類，例如調頻(FM)、數位調變或是相位調變(PM)。
於第二區塊16"f2 mod."中會產生一具有預設且固定頻率f2之第二高頻訊號18，此第二高頻訊號18同樣地會以一預設之調變方式調變出一低頻訊號或是一雜訊，其中調變訊號以及調變方式與第一高頻訊號14所選用之調變訊號以及調變方式相同；同時第一高頻訊號14與第二高頻訊號18調變出之訊號相位相同，個別調變出之訊號之頻率較高頻訊號f1與f2低，此調變訊號例如一頻率介於20Hz與20kHz之間的低頻訊號，且具有週期性重複之訊號波程。
第一高頻訊號14於一第三區塊20"PA1"內，且第二高頻訊號18於一第四區塊22"PA2"內被強化，第一高頻訊號14與第二高頻訊號18經第三區塊20與第四區塊22之強波後被輸入至一合成器24內，此合成器24將於一導線內組合第一高頻訊號14與第二高頻訊號18傳輸至一第五區塊26內，第五區塊26包含一雙工濾波器，並將第一高頻訊號14與第二高頻訊號18經由一位於輸入點10上之轉接器28訊號傳輸路徑內；第一高頻訊號14與第二高頻訊號18在訊號傳輸路徑中，相會於一具有非線性傳輸函數之位置，例如一損壞之插接器、一不良焊接點或是一破損電纜，使得第一高頻訊號14與第二高頻訊號18會產生一非預期之交互調變產物，例如一第三階交互調變產物30、 42"IM3"，此交互調變產物如同在訊號傳輸路徑內產生之訊號、交互調變產物以及交互調變產物訊號一般，會流回輸入點10。
藉由第五區塊26可同時於輸入點10上接收訊號傳輸路徑中產生之訊號，利用雙工濾波器可將頻率為fIM-EMPFANGEN之第三階交互調變產物30"IM3"濾出，並經由輸出端32輸出，此一接收之第三階交互調變產物30"IM3"會再由一強波器34「LAN-低雜訊強波器」以及一A/D轉換器36輸出至一第六區塊38內。
於轉接器28內，輸入之第一高頻訊號14與第二高頻訊號18被分離，且於一第七區塊40"IM3 Ref"內會由第一高頻訊號14與第二高頻訊號18產生一頻率為fIM-ERZEUGT(t)之第三階交互調變產物42"IM3"，此一產生之第三階交互調變產物42"IM3"同樣會經由一強波器44「LAN-低雜訊強波器」以及一A/D轉換器46輸出至第六區塊38內。
產生之第三階交互調變產物42"IM3"之頻率fIM-ERZEUGT可由第一高頻訊號14頻率f1與第二高頻訊號18頻率f2依下式計算而得：fIM3-ERZEUGT=2xf1-f2。
對接收之第三階交互調變產物30"IM3"亦可依此法進行運算，兩個第三階交互調變產物30、42"IM3"因此具有調變出之訊號；然而，因為接收之第三階交互調變產物30"IM3"額外多傳輸了一段由輸入點10至具有非線性傳輸函數之位置之距離L，以及一段由該具有非線性傳輸函數位置回到輸入點10之距離L，因此接收之第三階交互調變產物30"IM3"與產生之第三階交互調變產物42"IM3"具有傳輸時間差異，並且於輸入點10上有時間上之相互偏移，於第六區塊38中，例如可程式化閘陣列(FPGA)，接收與 產生之第三階交互調變產物30、42"IM3"會進行相互比較，此係利用一互相關原理進行，針對接收之第三階交互調變產物30"IM3"與產生之第三階交互調變產物42"IM3"之間一傳輸時間差異t求得一互相關函數值，當傳輸時間差異為tx時，此互相關函數值為最大，此一傳輸時間差異為tx相當於第三階交互調變產物30、42"IM3"間之時間差異，此現象詳見第二圖所示，圖中標示了調變產生出之第三階交互調變產物42"IM3"與接收之第三階交互調變產物30"IM3"之時間變化，圖中之X軸48表示時間，第一Y軸50為產生之第三階交互調變產物42"IM3"之振幅，第二Y軸52為接收之第三階交互調變產物30"IM3"之振幅，第一曲線54顯示了產生之第三階交互調變產物42"IM3"振幅隨時間之變化，第二曲線56顯示了接收之第三階交互調變產物30"IM3"振幅隨時間之變化，由於此二訊號第三階交互調變產物30、42"IM3"具有相同相位之調變訊號，故此二振幅曲線為完全一致，其間之差別僅在於兩個第三階交互調變產物30、42"IM3"間的時間距離58(tx)；利用此一現象便可藉由二訊號間之互相關進行計算，針對不同的時間平移參數t與互相關函數可得出，當t=tx時具有最大之互相關函數值，換句話說，將兩個第三階交互調變產物30、42"IM3"之振幅如第一曲線54、第二曲線56利用互相關原理在時間上(也就是沿著時間X軸48)相互平移趨近，直到兩個振幅第一曲線54、第二曲線56全等為止，此處所需之平移t相當於兩個第三階交互調變產物30、42"IM3"之準確傳輸時間差值tx；由此傳輸時間差異以及傳輸時間差tx可依據下列方程式，以簡易方式定量出輸入點10與訊號傳輸路徑上所搜尋之錯誤位置間之距離L：，其中c代表高頻訊號於訊號傳輸路徑上之傳遞速度，此一距離L為由輸入點10至某一位置之距離，於訊號傳輸路徑上 之該位置上，會由第一高頻訊號14、第二高頻訊號18產生第三階交互調變產物30"IM3"；至此，僅需於訊號傳輸路徑上再進行距離或長度L之測量，便可獲得訊號傳輸路徑輸入點10上有非線性傳輸函數錯誤所在之位置，此會對訊號傳輸路徑輸入點10之高頻訊號傳輸特性具有負面影響，此種錯誤可能為高頻電纜破損、天線上發生錯誤、高頻插接器損壞或是焊接不良等，必要時，須將電子長度L轉換為物理長度，也可能在訊號傳輸路徑上同時存在有多個錯誤位置，在這種狀況下，會獲得多個具有時間差異之接收第三階交互調變產物30"IM3"，這些產物訊號可同時進行計算定量，故可同時測定多數個不同的傳輸時間差tx與距離L，藉由將一新產生之訊號視為觀察到之接收訊號，可確保所得之距離L僅代表單一具有非線性傳輸函數之錯誤位置，而不會包含其他原因或來源所產生之高頻訊號反射；而第六區塊38係與一電腦60連接，以用於控制與數據輸出。
本發明於優先實施例中，第一、二圖所標示之第三階交互調變產物30、42"IM3"僅為範例，亦可使用其他交互調變產物，例如第二階交互調變產物(2*f1,2*f2,f1+f2,f2-f1)、或是第四階交互調變產物或是更高階產物，其所產生之交互調變產物fIM-ERZEUGT(t)以及接收之交互調變產物fIM-EMPFANGEN(t)需相同，且兩者需同相位調變。
本發明於第一次測量前可進行校正歸零，以便在輸入點10之前(訊號傳輸路徑之外)，消除存於定量電路中兩個相互比較之高頻訊號之傳輸時間。
本發明可對產生與接收之第三階交互調變產物30、42"IM3"使用變頻器62(降頻轉換器)，如第一圖所示，此變頻器62可將這些訊號之頻 率轉換成適用於強波器34、44以及A/D轉換器36、46之範圍。
本發明對第二高頻訊號18可不用調變出訊號，因為在定量出之第三階交互調變產物30、42"IM3"中業已包含由第一高頻訊號14所調變出之訊號。
10‧‧‧輸入點
12‧‧‧第一區塊
14‧‧‧第一高頻訊號
16‧‧‧第二區塊
18‧‧‧第二高頻訊號
20‧‧‧第三區塊
22‧‧‧第四區塊
24‧‧‧合成器
26‧‧‧第五區塊
28‧‧‧轉接器
30、42‧‧‧第三階交互調變產物
32‧‧‧輸出端
34、44‧‧‧強波器
36、46‧‧‧A/D轉換器
38‧‧‧第六區塊
40‧‧‧第七區塊
60‧‧‧電腦
62‧‧‧變頻器

Claims (9)

  1. 一種高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法，可在高頻訊號之訊號傳輸路徑上一位置定位之方法，其中該位置係針對訊號傳輸路徑之高頻訊號傳輸特性而言，係一具有錯誤之位置，其步驟為：(a)產生一第一高頻訊號，其具有預設固定頻率f1以及一以預設調變種類所調變出之訊號；(b)產生一具有預設固定頻率f2之第二高頻訊號；(c)由第一高頻訊號與第二高頻訊號產生一形式為互調產物訊號之預設互調產物，其頻率為fIM-ERZEUGT；(d)於一預設之輸入點上將第一高頻訊號與第二高頻訊號輸入訊號傳輸路徑中；(e)於預設之輸入點上接收一由第一高頻訊號與第二高頻訊號於錯誤位置上產生且反射回輸入點之交互調變產物，該產物與步驟(c)所產生之交互調變產物相符合，為具有頻率fIM-EMPFANGEN之交互調變產物訊號；(f)利用一互相關方法測定產生之交互調變產物訊號f IM-ERZEUGT 與接收之交互調變產物訊號f IM-EMPFANGEN 之間的時間偏移tx；(g)由步驟(f)所測定之時間偏移tx計算輸入點與上述步驟(e)所接收訊號之反射點間之長度L。
  2. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法，其中，步驟(b)中第二高頻訊號係利用一預設調變方式調變出之訊號所產生。
  3. 如申請專利範圍第2項所述高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法，其中，調變出之訊號與調變方式與步驟(a)所述者相同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法，其中，調變方式為調幅(AM)、調頻(FM)、數位調變或是相位調變(PM)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方 法，其中，步驟(g)中，長度L係利用下式計算：，其中c代表高頻訊號於訊號傳輸路徑中之傳輸速度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法，其中，步驟(f)中，將接收之訊號與產生之訊號之相位位置相互趨近平移，直到調變出之訊號全等，由達到全等必需之相位平移可測定出時間偏移tx。
  7. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法，其中，步驟(c)中，產生頻率為fIM3-ERZEUGT=2xf1-f2或fIM3-ERZEUGT=2xf2-f1之第三階交互調變產物IM3，且於步驟(e)中，接收頻率為fIM3-EMPFANGEN=2xf1-f2或fIM3-EMPFANGEN=2xf2-f1之第三階交互調變產物IM3。
  8. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法，其中，針對訊號傳輸路徑之高頻訊號傳輸特性而言具有錯誤之位置，至少包含一位置，且於此位置上具有一高頻波阻抗之變化，特別是突變；其電子接觸為具有錯誤，特別是接觸阻抗，且其值高於預設值；或是對高頻訊號而言具有非線性傳輸函數。
  9. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上錯誤位址定位的方法，其中，調變出之訊號唯一雜訊，特別指一半雜訊或是類雜訊。
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